微小位移技術(shù)-wenkub
2022-09-12 22:12:30 本頁(yè)面
【正文】 刀車削鏡而磁盤，車刀的進(jìn)給量為 5μ m就是利用微位移機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。目前已小于 m，對(duì)與之相應(yīng)的工藝設(shè)備（如圖形發(fā)生器、分步重復(fù)照相機(jī)、光刻機(jī)、電子束、和 X射線曝光機(jī)及其檢測(cè)設(shè)備等）提出了更高的要求，要求這些設(shè)備的定位精度為線寬的 1/3～ 1/5,即亞微米甚至納米級(jí)的精度。 用金剛石車刀直接車削大型天文望遠(yuǎn)鏡的拋物面反射鏡時(shí)，要求加工出幾何精度高于 1/10光波波長(zhǎng)的表面，即幾何形狀誤差小于 m。計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備中大容量磁鼓和磁盤的制造，為保證磁頭與磁盤在工作過程中維持 1 m內(nèi)的浮動(dòng)氣隙，就必須嚴(yán)格控制磁盤或磁鼓在高速回轉(zhuǎn)下的跳動(dòng)。 概述 ????概述 ????微位移機(jī)構(gòu)的分類及應(yīng)用 微位移機(jī)構(gòu)（或稱微動(dòng)工作臺(tái)）由微位器和導(dǎo)軌 兩部分組成，根據(jù)導(dǎo)軌形式和驅(qū)動(dòng)形式分成五類： ① 柔性支撐、壓電或電致伸縮微位器驅(qū)動(dòng) ； ② 滾動(dòng)導(dǎo)軌，壓電陶瓷或電致伸縮微位移器驅(qū)動(dòng)； ③ 滑動(dòng)導(dǎo)軌，機(jī)械式驅(qū)動(dòng)； ④ 平行彈性導(dǎo)軌，機(jī)械式或電磁、壓電、電致伸縮微位移器驅(qū)動(dòng)； ⑤ 氣浮導(dǎo)軌，伺服電機(jī)或直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 微位移機(jī)構(gòu)的分類及應(yīng)用 精密儀器中的微調(diào)是經(jīng)常遇到的間題，如圖 53(c)所示，左圖表示磁頭與磁盤之間的浮動(dòng)間隙的調(diào)整，右圖為照相物鏡與被照乾版之間焦距的調(diào)整。它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、體積很小，可以做到無機(jī)械摩擦、無間隙，其有較高的位移分辨率，可達(dá) 1nm。微動(dòng)臺(tái)的最大行程177。 幾種常用的微動(dòng)工作臺(tái) 彈性 導(dǎo)軌 — 機(jī)械式位移縮小機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng) （ 1)彈性縮小機(jī)構(gòu) ： 這種微動(dòng)機(jī)構(gòu)利用兩個(gè)彈簧的剛度比進(jìn)行位移縮小，如圖 58所示。 特點(diǎn)是易獲得大的縮小比，同時(shí)又能獲得較大的移動(dòng)范圍。彈性導(dǎo)軌是為解決高分辨率 (亞微米甚至是毫微米級(jí) )而采用的，但行程較小。 幾種常用的微動(dòng)工作臺(tái) 圖 515是日本富士通公司的一種精密自動(dòng)掩模對(duì)準(zhǔn)上作臺(tái)，其獨(dú)特之處是楔形縮小機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)同時(shí)兼作 x， y方向的直線導(dǎo)軌。它其有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、分辨率高、控制簡(jiǎn)羊等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)它沒有發(fā)熱問題，故對(duì)精密工作臺(tái)無因熱量而引起的誤差。而壓電效應(yīng)是指電介質(zhì)在機(jī)械應(yīng)力作用 下 產(chǎn)生電極化，電極化的大小與應(yīng)力成正比，電極化的方向隨應(yīng)力的方向而改變。 、電致伸縮器件 應(yīng)變，應(yīng)變的大小與電場(chǎng)大小成 正 比，應(yīng)變的方向與電場(chǎng)的方向有關(guān)，即電場(chǎng)反向時(shí)應(yīng)變也改變方向 ； 電介質(zhì)在外加電場(chǎng)作用下應(yīng)變與電場(chǎng)的關(guān)系為 S=dE十 M （ 54） 式中 :dE— 逆壓電效應(yīng)。壓電單晶如石英、羅息鹽等的壓電系數(shù)比電致伸縮系數(shù)大幾個(gè)數(shù)量級(jí)，結(jié)果在低于 1MV/m的電場(chǎng)作用下只有第 1項(xiàng)，即逆壓電效應(yīng)。 1981年又開發(fā)了三元系固溶體 ，它具有良好的溫度穩(wěn)定性及大電致伸縮效應(yīng)。用于精密微位移器件的壓電陶瓷，應(yīng)滿足下列要求： 1） 電靈敏度高，即單位電壓變形大 . 2） 行程大，電壓變形曲線線性好； 3） 體積小，穩(wěn)定性好，不老化，重復(fù)性好 、電致伸縮器件 用壓電陶瓷作微位移器件目前已得到廣泛的應(yīng)用，如激光穩(wěn)頻、精密工作臺(tái)的補(bǔ)償、精密機(jī)械加工中的微進(jìn)給以及微調(diào)等。 電磁控制的微動(dòng)工作臺(tái)首先由日本研制成功。 設(shè)工作臺(tái)的位移量為△ d，當(dāng)電磁鐵的吸引力為 F時(shí)，此時(shí)工作臺(tái)保持平衡。 設(shè)由于工作臺(tái)移動(dòng)而形成懸掛絲的偏角為 B,工作臺(tái)向上移動(dòng)為 Ah,那么， △ h=L(1cosθ ) 式中， L為掛絲長(zhǎng)度，當(dāng) L足夠長(zhǎng)時(shí)，△ h/L=1 cosθ 。 _工作原理 、穩(wěn)定速度和 氣隙 的關(guān)系 ： 當(dāng)不考慮磁飽和特性時(shí)，隨精度和定位范圍的確定，則合適的穩(wěn)定速度和氣隙長(zhǎng)度也確定了。 _工作原理 20世紀(jì) 60年代前后，由于宇航和航空等技術(shù)發(fā)展的需要，對(duì)實(shí)現(xiàn)小范圍內(nèi)偏轉(zhuǎn)的支承，不僅提出了高分辨率的要求而且對(duì)其尺寸和體積提出了微型化的要求。近年來，柔性鉸鏈又在精密微位
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